Sprawozdanie CuSO4
1. Badanie gęstości kryształu
Zarodek naszego kryształu chalkantytu (siarczan miedzi) wraz z patykiem ważył 0,5g. Po kilku tygodniach wyhodowany kryształ ważył 9,26g. Korzystając z prawa Archimedesa zmierzyliśmy jego gęstość. Wlaliśmy do cylindra miarowego wodę i zanurzyliśmy w niej kryształ. Masa kryształu podzielona przez objętość wypartej cieczy dała nam gęstość kryształu:
9,26 g - masa
4cm3 - objętość wypartej wody
d= m/v = 9,26g/4cm3 = 2,135 g/cm3
Z danych znalezionych w Internecie obliczyliśmy teoretyczną gęstość chalkantytu:
a=6,11Å, b=10,673Å, c=5,95Å
α=97,58˚ , β=107,17˚ , γ=77,55˚
V= a·b·c · sin α · sin β · sin γ
V= 361,6·10-24cm3
masa molowa cząsteczki CuSO4 - 249,7 g/mol
W komórce elementarnej znajdują się dwie cząsteczki, więc masa komórki wynosi: 2·249,7g/mol= 499,4 g/mol
1u=1,66·10-24g
Vteor=(499,4g/mol·1,66·10-24g)/361,6·10-24cm3
Gęstość zmierzona różni się od teoretycznej z kilku powodów:
-niedokładności pomiaru
-obecności nitki w krysztale, do której był przywiązany zarodek
-defektów struktury krystalicznej
2. Wygląd kryształu
Barwa niebieska, rysa biała, szklisty połysk.
Wymiary badanego kryształu to 26,6mm x 18,4mm x 13,4mm
3. Przewodność kryształu
Po zbadaniu omomierzem naszego kryształu stwierdziliśmy, iż jest on izolatorem.
4. Badanie niektórych właściwości optycznych kryształów
Po ustawieniu polaryzatora i analizatora tak by kierunki ich polaryzacji były wzajemnie prostopadłe światło nie przechodzi. Włożyliśmy celofan pomiędzy polaryzator i analizator i zauważyliśmy, że światło lasera przechodzi. Zjawisko to było mocniejsze gdy używaliśmy większej liczby warstw folii. Są 2 położenia polaryzatora względem analizatora, przez które światło nie przechodzi, co 180˚ .Po obróceniu foli o 90˚ światło nie przechodzi. Co oznacza, że celofan skręca płaszczyznę polaryzacji przechodzącego przez niego światła, tak jak kryształy dwójłomne. Po włożeniu kryształu, który nie jest dwójłomny np. KCl nic takiego nie obserwujemy. Kryształy dwójłomne to te, które mają dwa współczynniki załamania światła, czyli są anizotropowe. Kryształy nie dwójłomne są izotropowe i mają sieć regularną. Wniosek: KCl ma sieć regularną. Obserwując więc kryształy w świetle spolaryzowanym możemy stwierdzić, jaka jest orientacja płaszczyzn krystalograficznych.
5. Metody dyfrakcyjne badania struktury kryształów
Obraz dyfrakcyjny sieci pionowych jest ułożony poziomo, natomiast sieci poziomych, pionowo. Jeżeli linie sieci są gęsto ułożone to punkty są rzadko rozmieszczone. Siatka kwadratowa tworzy układ punktów ułożonych w krzyż. Im wyższy rząd prążka tym słabszy obraz, szczególnie widoczne są prążki rzędów 0 i 1, które tworzą kwadrat. Układ prostokątnych otworów prowadzi do powstania charakterystycznego „krzyża”. Uznaliśmy siatki f2) oraz h2) za siatki równoległoboczne. Punkty układają się w linie, przy czym prążek zerowy jest najdłuższy (1 punkt więcej z góry i z dołu). W przypadku sieci f2) linie które tworzą prążki są zwrócone w prawą stronę (mniej więcej pod kątem 45 stopni), odwrotnie do linii które tworzą kwadraciki na siatce. W przypadku h2) prążki układają się pionowo. Siatka g2) przedstawia według nas sieć sześciokątną. Jak widać na zdjęciu zamieszczonym wyżej obrazem są wyraźne pionowe prążki. Obrazy dyfrakcyjne otworów pokazują zbiory prążków przy czym ich orientacje są odwrotne, dla przykładu im szczelina jest szersza tym obraz jest bardziej wąski, otwory pionowe tworzą poziome prążki, otwory uchylone na lewą stronę tworzą prązki uchylone na prawo. W miarę oddalania się od centrum obrazu dyfrakcyjnego długość prążków rośnie i szybko maleje natężenie.
6. Badanie Struktury kryształów metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego
λ = 15,4 μm λ = d*sin θ d = a/ √(h2 + k2 + l2) a = d* √(h2 + k2 + l2)
1.
θ = 28,4 sin28,4 ≈ 0,25
d = 15,4/ 0,25≈ 61,6 μm
h = 2 k= 0 l = 0
a ≈ 123,2 μm
2.
sin20.25 = 0,346
d = 15,4/ 0,346 = 44,51 μm
123,2 = 44,52* √(h2 + k2 + l2)
√(h2 + k2 + l2) = 2,77
3.
sin25,15 = 0,425
d = 15,4/0,425 = 36,24
123,2 = 36,24 * √(h2 + k2 + l2)
√(h2 + k2 + l2) = 3,4
4.
sin29,375 = 0,49
d = 15,4/0,49 = 31,43
123,2 = 31,43*√(h2 + k2 + l2)
√(h2 + k2 + l2) = 3,92